高溫和潮濕：ETH研究人員使用古老土壤中的礦物，重建了大約5500萬(wàn)年前地球上普遍存在的氣候。他們的發(fā)現(xiàn)將幫助他們更好地評(píng)估未來(lái)的氣候。

在57到5500萬(wàn)年前，被稱(chēng)為古新世的地質(zhì)時(shí)代結(jié)束了，并讓位給始新世。那時(shí)，大氣基本上被溫室氣體二氧化碳所淹沒(méi)，濃度水平達(dá)到1400 ppm至4,000 ppm。因此，不難想象地球上的溫度一定類(lèi)似于桑拿房的溫度。那里又熱又濕，兩極帽上的冰完全消失了。

那個(gè)時(shí)代的氣候?yàn)檠芯咳藛T提供了有關(guān)當(dāng)今氣候如何發(fā)展的指示。工業(yè)化前大氣中的CO 2水平為280 ppm，而今天的水平為412 ppm。氣候科學(xué)家認(rèn)為，到本世紀(jì)末，人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的CO 2排放量可能使這一數(shù)字上升至1,000 ppm。

來(lái)自蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院，賓夕法尼亞州立大學(xué)和英國(guó)劍橋的CASP的一組研究人員使用從以前沼澤中采集的土壤樣品中的微小菱鐵礦礦物，重建了古新世末期和始新世初期的氣候。他們的研究剛剛發(fā)表在《自然地球科學(xué)》雜志上。

在無(wú)氧的土壤環(huán)境中形成的菱鐵礦礦物，在沼澤茂密的植被下生長(zhǎng)，在新世和始新世的高溫和潮濕的海岸線(xiàn)上富含。

為了重建從赤道到極地地區(qū)的氣候條件，研究人員研究了來(lái)自13個(gè)不同地點(diǎn)的菱鐵礦。這些都位于北半球，涵蓋了從熱帶到北極的所有地理緯度。

濕度大

主要作者喬普·范·迪克(Joep van Dijk)說(shuō)：“我們根據(jù)菱鐵礦樣本對(duì)氣候的重建表明，高溫的大氣層也伴隨著高水平的水分。”喬普·范·迪克(Joep van Dijk)于2015年至2018年在ETH教授Stefano Bernasconi在地質(zhì)研究所完成了博士學(xué)位。

因此，在57至5500萬(wàn)年前，今天哥倫比亞所處的赤道的年平均氣溫約為41°C。在北極西伯利亞，夏季平均氣溫為23°C。

顯微鏡下來(lái)自阿拉斯加的菱鐵礦晶體的薄片。圖片來(lái)源：華盛頓州立大學(xué)/西雅圖

研究人員使用他們的菱形“濕度計(jì)”還表明，在古新世和始新世時(shí)代，大氣中的全球水分含量或比濕度要比今天高得多。此外，水蒸氣在空氣中保留的時(shí)間更長(zhǎng)，這是因?yàn)楸葷竦脑黾铀俣缺日舭l(fā)和沉淀的速度大。但是，各地的比濕度增加并不相同。

由于他們可以從各個(gè)緯度接觸菱鐵礦，因此研究人員還能夠研究特定濕度的空間格局。他們發(fā)現(xiàn)熱帶和較高緯度地區(qū)的濕度會(huì)很高。

研究人員將此現(xiàn)象歸因于從亞熱帶輸送到這些區(qū)域的水蒸氣。在亞熱帶，比濕度上升最少。當(dāng)蒸發(fā)增加時(shí)，降水減少。這導(dǎo)致更高水平的大氣水蒸氣，最終到達(dá)兩極和赤道。大氣中的蒸氣也伴隨著熱量。

今天，氣候科學(xué)家仍然觀察到水汽和熱量從亞熱帶流向熱帶的過(guò)程。范·迪克說(shuō)：“在始新世期間，潛在的熱傳輸可能會(huì)更大。” 他補(bǔ)充說(shuō)：“向高緯度地區(qū)輸送熱量的增加很可能有利于極地地區(qū)變暖的加劇。”

沒(méi)有足夠的時(shí)間去適應(yīng)

這些新發(fā)現(xiàn)表明，當(dāng)今的全球變暖與大氣中水分的運(yùn)輸增加以及熱量的擴(kuò)散密切相關(guān)。van Dijk解釋說(shuō)：“大氣中的水分傳輸是增強(qiáng)極地地區(qū)變暖的關(guān)鍵過(guò)程。”

他指出：“盡管大氣中的CO 2含量要比今天高得多，但這些值的增加卻發(fā)生了數(shù)百萬(wàn)年。” 他解釋說(shuō)：“今天的情況有所不同。自工業(yè)化開(kāi)始以來(lái)，人類(lèi)在短短200年的時(shí)間里將大氣中的CO 2水平提高了一倍以上。” 過(guò)去，動(dòng)植物有更多時(shí)間來(lái)適應(yīng)不斷變化的氣候條件。范迪克說(shuō)：“他們根本無(wú)法跟上當(dāng)今的快速發(fā)展。”